Hvad er luftlejet?

Konstruktion af luftlejet:

Luftlejet er sammensat af en indre ring og en ydre ring. Der er luftindtag og udløbshuller på den ydre ring og dyser på den indvendige ring. Som vist på billedet:

Funktioner og fordele ved luftlejet:

Luftlejer er væskelejer, der bruger en tynd film af trykgas til at give en lastbærende grænseflade med lav friktion mellem overflader. Sammenlignet med traditionelle industrielle lejer har det egenskaberne lav friktion, lavt tab og nul smøring. Det har klare fordele i præcis positionering (såsom ingen tilbageslag og stiction) og højhastighedsapplikationer.

• Højere præcision:

På grund af eksistensen af ​​lufttryk er de to overflader næsten berøringsfrie, så graden af ​​slid minimeres; samtidig giver luftlejet også ekstrem høj radial og aksial rotationsnøjagtighed, hvilket sikrer, at nøjagtigheden altid er stabil.

• Høj hastighed:

Baseret på den lille luftmodstand tillader den højere hastigheder, mens den opretholder et lavt vibrationsniveau under drift; pladsen inde i lejet er lille, og friktionen hindrer luftlejets rotation mindre, så effekttabet og varmeudviklingen er også meget lille. På den anden side muliggør de lave forskydningskræfter inde i luftlejerne ekstremt høje omdrejningshastigheder med minimalt effekttab og meget lille varmeudvikling. Omdrejningshastigheden kan overstige 300,000 rpm.

• Lavere vibration:

Mindre luftmodstand og friktion gør, at luftakslen kører mere jævnt, så den genererede vibration er næsten ubetydelig.

• Temperaturen stiger langsomt:

Forskellige faktorer (såsom lav friktion, stabil luftstrøm og effektiv kraftoverførsel) gør spindelrotorens termiske effekt meget lille. Ydermere eliminerer valget af specielle materialer og konstruktionsmetoder samt de interne væskekølekanaler næsten temperaturstigningen og eliminerer dermed behovet for et opvarmningstrin.

• Længere levetid:

Luftlejer er indvendigt designet, så der ikke er metal-til-metal kontakt, og hvis den tilførte luft er ren og fri for olie og vand, vil dette sikre en uendelig levetid for lejet. Derudover fjerner luftlejer på grund af deres funktion konstant luft fra enden af ​​lejet, hvilket danner en naturlig barriere for at forhindre indtrængen af ​​skadelige eksterne forurenende stoffer (såsom råmaterialefragmenter eller skærevæske). Dette øger maskinudnyttelsen og reducerer nedetiden og forbedrer derved den samlede effektivitet.

• Mere tydeligt:

Baseret på det faktum, at hovedstrømkilden inde i lejet er gas, er der ikke noget fysisk smøremateriale såsom fedt, og luftspindelen har et renere driftsmiljø, samtidig vil luftlejet ikke have negative virkninger på eksternt arbejdsmiljø. På den anden side, da gassen i lejet bruges som det eneste smøremiddel, er dets renhedskrav relativt høje.

• Mindre vedligeholdelse:

Ovennævnte lave vibrationer, stabil temperaturvedligeholdelse, nulsmøring og andre egenskaber kræver ikke meget vedligeholdelse på selve lejet. Det er generelt kun nødvendigt at sikre, at luft- og vandforsyningerne holdes rene.

Klassifikation:

Luftlejer (aerostatiske lejer) falder ind under kategorien glidelejer. Trykluft, der skubbes ind i lejespalten, dvs. mellem de overflader, der glider forbi hinanden, danner smøremediet. Den bruges til at etablere en trykpude, der understøtter belastningen uden berøring. Trykluften tilføres typisk af en kompressor, selvom lejeegenskaberne afhænger af det tilvejebragte trykniveau. Trykket har til formål at levere den højest mulige grad af stivhed og dæmpning af luftpuden. Luftforbruget og ligelig fordeling af luft over hele lejefladen spiller en afgørende rolle.

Konventionelle luftlejer

I konventionelle luftlejer strømmer trykluft typisk ind i lejespalten via få men relativt store dyser (diameter 0.1 - 0,5 mm). Som følge heraf er deres luftforbrug ikke særlig fleksibelt, og lejekarakteristika kan ikke tilpasses tilstrækkeligt til omgivende parametre (kræfter, momenter, lejeareal, lejespaltehøjde, dæmpning). For at opnå den mest ensartede luftfordeling i spalten på trods af det lille antal dyser, skal der tages forskellige designforanstaltninger. Disse skaber dog dødvolumener, dvs. ikke-komprimerbare og dermed bløde luftmængder. De er ekstremt skadelige for luftlejedynamikken og opmuntrer til støj og selvophidsede vibrationer.

Enkeltdyse luftlejer

Et centralt placeret kammer omkring luftdysen kan findes i enkeltdyse luftlejer med forkammer. Dens areal fylder normalt 3 - 20 % af lejearealet. Selv med en forkammerdybde på kun omkring 1/100 mm er dødvolumen af ​​disse luftlejer ekstremt stor. I det værste tilfælde har disse enkeltdyse luftlejer kun en konkav lejeflade i stedet for et forkammer. Blandt andre ulemper har alle disse luftlejer en meget dårlig hældningsstivhed.

Luftlejer med kamre og kanaler

Typiske, konventionelle luftlejer er designet med kamre og kanaler. På grund af det begrænsede antal luftdyser, sigter de mod at reducere dødvolumen, samtidig med at luften fordeles godt i mellemrummet. De fleste designideer vedrører specielle kanalstrukturer.

Sintrede luftlejer

Det porøse lejemateriale i såkaldte sintrede luftlejer skal sikre en ensartet fordeling af luften. Ulemperne er dog et stort dødvolumen (hulrum i materialet) og den ujævne fordeling af luft på grund af deres uregelmæssige porøsitet. Dette forklarer også de høje udsving i lejeegenskaber for disse luftlejer. Sintrede luftlejer kan kun bruges i temperaturer mellem 0 - 50 grader på grund af systembegrænsninger.

Ansøgninger:

Karakteristikaene ved luftlejet nævnt ovenfor gør, at det viser sine unikke fordele inden for områderne høj hastighed, lav friktion, høj præcision og stråling. For eksempel bruger rumfartøjssimulatorer nu oftest luftlejer, og 3D-printere bruges nu til at lave luftlejebaserede attitudesimulatorer til CubeSat-satellitter; gaslejer bruges også til fremstilling af diskdrev og fremstilling af halvledersiliciumwafers.